电动汽车无线充电的设计考虑

文章作者:柯克·帕尔默

随着电动汽车(ev)越来越受欢迎，世界连接越来越紧密，无线充电的需求也在增长。事实上，许多业内人士认为，掌握无线功率传输(WPT)是更大、更快地采用电动汽车的关键之一。充电的便利性使得驾驶它成为一个更有吸引力、更方便的选择。但随着行业对电动汽车无线充电技术的不断完善，需要考虑安全性和性能问题。

在WPT过程中，电动汽车停放在无线充电板上，作为电动汽车的供电设备(EVSE)。一旦电动汽车和充电站连接起来，这个过程就开始了，而不需要电缆连接。相反，电力是通过充电站和电动汽车底部的接收板之间的磁共振场传输的。连接完成后，电能由交流电转换为直流电，为电动汽车电池充电。这一过程不仅高效，而且方便，如果操作得当，还安全。

相互连接的无线产品，如电动汽车和充电系统，依赖于交换、共享和解释数据的设备和组件来相互“交谈”。在这里，互操作性对于确保系统在充电环境中形成一个集成的生态系统、实现彼此无缝通信至关重要。

互操作性的考虑

确保互操作性需要几个考虑和评估。模拟测试可以有效地评估规模、安全性和可靠性，同时考虑其他设备、干扰和数据。可用性考虑到“真实世界”中的最终使用和人类交互，以确保产品在与其他连接产品、网络和整体物联网(IoT)基础设施交互时满足消费者的期望。

产品开发中最直接的评估之一是验证性能。类似地，基准测试对类似产品进行评估。回归测试在确保以前开发的软件在被更改或在开发期间添加新特性时能够继续执行方面起着关键作用。它还在更新、增强和配置更改期间保护性能。最后，网络安全评估确保产品保持数据安全，不会感染其他设备。

对互操作性组件进行测试可以确保它们以一种安全的方式协同工作，而不会牺牲性能。“计划、行动、检查、行动”评估方法是信息安全管理系统用于网络安全评估的方法，并为互操作性考虑提供了一个有效的框架。一旦确定了互操作性的考虑和测试需求，就应该开发一种方法来使用四个阶段的“计划、执行、检查、行动”系统来全面评估互操作性。

• 计划:识别产品和/或系统中的改进机会。利用这些信息，识别和降低风险，制定行动计划，并有效地解决任何问题。
• 做：在这个阶段，您将进行评估和评估，收集分析和数据，并记录问题和失败。无论是对当前产品的重新设计，还是对未来的项目和产品开发，将这一阶段的所有信息保存在手边是很重要的。
• 检查:回顾和分析前一阶段的结果，评估当前的过程并确定失败的原因。利用这些信息来确定是否实现了互操作性，或者是否进行了必要的改进，并进行了修正。与其他步骤一样，文档也很重要。
• 行为:基于前一个阶段的观察和失败，对那些不工作的进行更改，并继续那些已经工作的实践。如果问题仍然存在，返回到前面的阶段，直到满足互操作性。继续重复该过程，直到产品充分满足互操作性需求。

EMC和安全

除了互操作性外，电磁干扰(EMI)和电磁场(EMF)限制的考虑也是至关重要的。在一个日益互联的世界里，可以假设电动汽车和充电站将经常遇到来自其他设备的其他电磁场。重要的是要确保来自一个电气/电子设备的电场不会干扰附近另一个电气/电子设备的功能。这是指确保EV和EVSE不受其他电子设备(如手机、安全监控系统和医疗设备)的影响，不相互影响或不影响其他设备。

在产品开发阶段应考虑EMC问题，以降低风险，降低最终产品中的电磁干扰。还应进行评估，以确保电动汽车和无线充电系统相对于其他电气和电子设备的最佳电动势范围、性能和功能。

其次，对于电动汽车的相关充电组件、EVSE以及两者之间的接口，安全考虑是至关重要的。在WPT过程中，需要考虑供电的传输垫(与电网相连)、车辆内的接收垫、车辆本身和电动汽车电池的安全问题。即使在不同的环境条件下，如极端高温或低温，以及雨雪等与水有关的事件，确保电力传输、能量转换和电池正确、安全充电都是很重要的。

设计师和开发商需要确保这个过程不会引起震动、过热、火灾或对人身和财产的伤害。设计产品以降低风险很重要，按照行业标准测试组件和成品也很重要。在整个产品开发阶段进行评估对于确保安全性至关重要，可以帮助减少重新设计和重新评估问题区域所需的时间和成本。

为了帮助电动汽车无线充电的发展，SAE International制定了首个全球标准，规定了电动汽车和EVSE的要求。SAE J2954于10月20日推出，以确保从网格供应到EV车辆的安全有效的无线电力转移，没有人为互动。它涵盖了11千瓦通用地面组件的系统，旨在帮助确保互操作性，安全性，排放和有效的无线通信。

设计最佳实践

在设计和实施电动汽车和EVSE中的无线充电技术时，从开发过程的早期阶段就必须注意互操作性、EMC和安全性。了解适当的要求和标准对于确保产品符合要求和满足消费者的需求是至关重要的。从一开始就记住这些内容有助于避免产品重新设计和测试带来的时间延迟和成本增加。

许多考虑事项也将有助于确保最佳性能，以及满足行业需求和客户需求。反过来，这有助于确保产品成功，建立品牌和提高制造商的声誉。生产功能良好、交互和沟通有效、功能安全的产品也有助于推动电动汽车的普及。高效、安全的无线充电选项可以改变行业的未来。

注意行业需求和趋势，与团队合作，确保所有考虑和评估都已完成，并找到一个有效的合作伙伴，帮助创建这些创新产品并将其推向市场。

这篇文章最初发表于经济日报．

柯克帕默他是天祥集团的部门经理。